Qt Socket网络编程

Posted 2021-07-03 cpp_learner

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Qt Socket网络编程相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

网络编程在现在互联网时代是非常重要的，所以这篇博客将带你了解QT语言是如何使用Socket进行TCP和UPD通讯的！

图文超详细，一看就会！不会评论区找我！

一、概述

先来简单了解一下TPC与UDP通讯的知识点！

TCP
tcp传输控制协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议；tcp通讯一定要经过三次握手才可以连接成功进行通讯；且，tcp通讯只能一对一进行连接；现在大多数通讯都是使用tcp协议，例如用于发送文件等。

QTcpSocket继承自QAbstractSocket，与QUdpSocket传输的数据报不同的是，QTcpSocket传输的是连续的数据流，尤其适合连续的数据传输，TCP一般分为客户端和服务端，即C/S （Client/Server模型）。

QTcpSocket代表了两个独立的数据流，一个用来读取数据，一个用来写入数据，分别采用QTcpSocket::read()及QTcpSocket::write()操作，读取数据前先调用QTcpSocket::bytesAvailable来确定已有足够的数据可用。

QTcpServer处理客户端的连接，可通过QTcpServer::listen()监听客户端发来的连接请求，每当有客户端连接时会发射newConnection()信号，QTcpSocket可用于读取客户端发来的数据报，亦可发送数据报。
UDP
upd协议集支持一个无连接的传输协议，该协议称为用户数据报协议。udp为应用程序提供了一种无需建立连接就可以发送封装的 IP 数据包的方法。也就是说，udp通讯无需经过三次握手就可以实现通信；但它是一种无脑式通讯，他关心接收方是否接收到了数据；所以udp通讯效率是非常高的，他一般被用于发送文字、视频通话等。

UDP是一个轻量级、不可靠、面向数据报的、无连接的协议，多用于可靠性要求不严格，不是非常重要的传输。
QUdpSocket类继承自QAbstractSocket,用来发送和接收UDP数据报，”Socket”即套接字，套接字即IP地址+端口号。其中IP地址指定了网络中的一台主机，二端口号则指定了该主机上的一个网络程序，使用套接字即可实现网络上的两个应用程序之间的通信。

QUdpSocket支持IPv4广播，要广播数据报，则只需发送到一个特殊的地QHostAddress::Broadcast(即255.255.255.255)，数据报一般建议发送字节数小于512字节。端口号选择1024-65535（1024以下的常用作保留端口号，如FTP常用端口号21，Telnet常用端口号23，DNS域名服务器常用端口53等）。

新建项目时，QT编译工具需要在.pro文件中添加代码：QT += network

VS编译工具需要勾选network项：
在这里插入图片描述

注意：
QTcpSocket被称为通信套接字；
QTcpServer被称为监听套接字。

二、TCP通信

1. 发送文字

首先你得先了解QtTCP通信的流程，下面将根据下图进行讲解：
在这里插入图片描述

服务端调用listen函数进行监听，是否有客户端与其进行连接；
客户端需要进行主动与客户端连接，调用connectToHost进行连接；
服务端：如果与客户端连接成功，服务器会触发newConnection信号；
客户端：如果与服务器连接成功，客户端会触发connected信号；
当断开连接，客户端的通信套接字会触发disconnected信号，服务器的通信套接字也会触发disconnected信号；
服务器：触发newConnection信号后，必须在槽函数中实例化QTcpSocket对象；
服务端与客户端都是通过自己的通信套接字使用wirte函数进行发送信息；
服务端与客户端接收到对方发过来的消息时，都会触发readyRead信号，然后就可以在对应槽函数做接受处理；
服务端与客户端的断开都是使用通信套接字调用disconnectFromHost函数进行断开处理。

好了，了解清楚这些内容后，写代码就好理解了！

最总运行效果：
在这里插入图片描述

1). 服务端

简单写下操作过程，详细请看下方全部代码！

服务端用到的信号：
newConnection、readyRead、disconnected

实例化监听套接字与进行监听
```
// 监听套接字，指定父对象，让其自动回收空间
tcpServer = new QTcpServer(this);

// 监听
tcpServer->listen(QHostAddress::AnyIPv4, 8888);
```
参数一：指定连接的地址类型；如：QHostAddress::AnyIPv4 或者 QHostAddress::AnyIPv6 或者 QHostAddress::Any等
参数二：端口号。此指定的端口号作为客户端连接的依据之一。

连接成功后，实例化通信套接字

// 取出建立好链接的套接字
tcpSocket = tcpServer->nextPendingConnection();	// 实例化服务端的通信套接字

// 获取对方的IP和端口
QString ip = tcpSocket->peerAddress().toString();
qint16 port = tcpSocket->peerPort();

给客户端发送数据
```
// 给对方发送数据
QString str = "你好呀！";
tcpSocket->write(str.toUtf8().data());
```
因为有中文，所以需要utf8进行修饰，然后转换为const char *类型进行发送！也可以说是QByteArray 类型。

接收数据

// 从通信套接字中读取内容
QByteArray arrays = tcpSocket->readAll();	// 读取所有内容

最简单的就是使用readAll方法一下子读取客户端发来的全部内容。

与客户端断开连接

// 主动和客户端断开连接
tcpSocket->disconnectFromHost();
tcpSocket->close();

服务器取消监听
```
tcpServer ->close();
```

信号与槽的连接

// 当有客户端连接过来后会触发newConnection信号
connect(tcpServer, &QTcpServer::newConnection, this, &_QTcpServer::ConnectSucceed);

// 当有消息发送过来，对方的通信套接字会触发readyRead信号
connect(tcpSocket, &QTcpSocket::readyRead, this, &_QTcpServer::ReceiveInformation);

// 当服务器主动断开连接会触发disconnected信号
connect(tcpSocket, &QTcpSocket::disconnected, this, &_QTcpServer::DisConnect);

ui界面：
在这里插入图片描述
全部代码实现(VS代码)：
_QTcpServer.h文件

#pragma once

#include <QtWidgets/QWidget>
#include "ui_QTcpServer.h"

#include <QTcpSocket>	// 通信套接字
#include <QTcpServer>	// 监听套接字

#pragma execution_character_set("utf-8") // qt支持显示中文

class _QTcpServer : public QWidget {
	Q_OBJECT

public:
	_QTcpServer(QWidget *parent = Q_NULLPTR);


private slots:
	void ConnectSucceed();
	void ReceiveInformation();
	void DisConnect();
	void on_btnSend_clicked();
	void on_btnClose_clicked();

private:
	Ui::QTcpServerClass ui;

	QTcpServer *tcpServer;		// 监听套接字
	QTcpSocket *tcpSocket;		// 通信套接字
};

_QTcpServer.cpp文件

#include "_QTcpServer.h"

_QTcpServer::_QTcpServer(QWidget *parent)
	: QWidget(parent) {
	ui.setupUi(this);

	tcpServer = Q_NULLPTR;
	tcpSocket = Q_NULLPTR;


	// 监听套接字，指定父对象，让其自动回收空间
	tcpServer = new QTcpServer(this);

	tcpServer->listen(QHostAddress::AnyIPv4, 8888);

	setWindowTitle("服务器   端口号：8888");

	// 当有客户端连接过来后会触发newConnection信号
	connect(tcpServer, &QTcpServer::newConnection, this, &_QTcpServer::ConnectSucceed);
} 



void _QTcpServer::ConnectSucceed() {
	// 取出建立好链接的套接字
	tcpSocket = tcpServer->nextPendingConnection();

	// 获取对方的IP和端口
	QString ip = tcpSocket->peerAddress().toString();
	qint16 port = tcpSocket->peerPort();

	QString temp = QString("[%1：%2]：成功连接...").arg(ip).arg(port);
	ui.txtEditRead->setText(temp);


	// 当有消息发送过来，对方的通信套接字会触发readyRead信号
	connect(tcpSocket, &QTcpSocket::readyRead, this, &_QTcpServer::ReceiveInformation);

	// 当服务器主动断开连接会触发disconnected信号
	connect(tcpSocket, &QTcpSocket::disconnected, this, &_QTcpServer::DisConnect);
}


void _QTcpServer::ReceiveInformation() {
	// 从通信套接字中读取内容
	QByteArray arrays = tcpSocket->readAll();

	// 追加设置内容
	ui.txtEditRead->append(arrays);
}

void _QTcpServer::DisConnect() {
	//ui.txtEditRead->append("客户端主动断开连接...");
}

void _QTcpServer::on_btnSend_clicked() {
	if (tcpSocket == Q_NULLPTR) {
		// 追加设置内容
		ui.txtEditRead->append("未与客户端连接...");
		return;
	}


	// 获取编辑区内容
	QString str = ui.txtEditWirte->toPlainText();
	ui.txtEditWirte->clear();

	// 给对方发送数据
	tcpSocket->write(str.toUtf8().data());
}

void _QTcpServer::on_btnClose_clicked() {
	if (tcpSocket == Q_NULLPTR) {
		// 追加设置内容
		ui.txtEditRead->append("未与客户端连接...");
		return;
	}

	// 主动和客户端断开连接
	tcpSocket->disconnectFromHost();
	tcpSocket->close();
	tcpSocket = Q_NULLPTR;
	ui.txtEditRead->append("与客户端断开连接...");
}

2). 客户端

简单写下操作过程，详细请看下方全部代码！

客户端用到的信号：
connected、readyRead、disconnected

实例化通信套接字

// 分配控件指定父对象
tcpSocket = new QTcpSocket(this);

与服务器进行连接

// 获取服务器IP和端口
qint16 port = 8888;
QString ip = "127.0.0.1";

// 主动和服务器建立连接
tcpSocket->connectToHost(QHostAddress(ip), port);

记得，参数一，需要使用QHostAddress进行修饰！

发送数据

// 发送信息
QString str = "你也好！";
tcpSocket->write(str.toUtf8().data());

读取服务器发送过来的数据

// 读取服务器发送过来的消息
QByteArray arrays = tcpSocket->readAll();

主动与服务器断开连接

// 主动与服务器断开连接
tcpSocket->disconnectFromHost();
tcpSocket->close();

信号与槽的连接

// 成功与服务器连接会触发connected信号
connect(tcpSocket, &QTcpSocket::connected, this, &_QTcpSocket::SuccessfulConnection);

// 当有消息发送过来，通信套接字会触发readyRead信号
connect(tcpSocket, &QTcpSocket::readyRead, this, &_QTcpSocket::ReceiveInformation);

// 当服务器主动断开连接会触发disconnected信号
connect(tcpSocket, &QTcpSocket::disconnected, this, &_QTcpSocket::DisConnect);

ui界面：
在这里插入图片描述
全部代码实现(VS代码)：

_QTcpSocket.h文件

#pragma once

#include <QWidget>
#include "ui__QTcpSocket.h"

#include <QTcpSocket>	// 通信套接字

#pragma execution_character_set("utf-8") // qt支持显示中文

class _QTcpSocket : public QWidget {
	Q_OBJECT

public:
	_QTcpSocket(QWidget *parent = Q_NULLPTR);
	~_QTcpSocket();


private slots:
	void on_btnConnect_clicked();
	void on_btnSend_clicked();
	void on_btnClose_clicked();
	void SuccessfulConnection();
	void ReceiveInformation();
	void DisConnect();

private:
	Ui::_QTcpSocket ui;

	QTcpSocket *tcpSocket;
};

_QTcpSocket.cpp文件

#include "_QTcpSocket.h"

#include <QHostAddress>

_QTcpSocket::_QTcpSocket(QWidget *parent)
	: QWidget(parent) {
	ui.setupUi(this);

	tcpSocket = Q_NULLPTR;

	setWindowTitle("客户端");

	// 分配控件指定父对象
	tcpSocket = new QTcpSocket(this);

	// 成功与服务器连接会触发connected信号
	connect(tcpSocket, &QTcpSocket::connected, this, &_QTcpSocket::SuccessfulConnection);
	
	// 当有消息发送过来，通信套接字会触发readyRead信号
	connect(tcpSocket, &QTcpSocket::readyRead, this, &_QTcpSocket::ReceiveInformation);

	// 当服务器主动断开连接会触发disconnected信号
	connect(tcpSocket, &QTcpSocket::disconnected, this, &_QTcpSocket::DisConnect);

}

_QTcpSocket::~_QTcpSocket() {}

void _QTcpSocket::on_btnSend_clicked() {
	// 获取输入框中的内容
	QString str = ui.txtWirte->toPlainText();
	ui.txtWirte->clear();


	// 发送信息
	tcpSocket->write(str.toUtf8().data());
}

void _QTcpSocket::on_btnClose_clicked() {
	// 主动与服务器断开连接
	tcpSocket->disconnectFromHost();
	tcpSocket->close();

	ui.txtRead->append("与服务器断开连接...");
}

void _QTcpSocket::SuccessfulConnection() {
	ui.txtRead->append("成功与服务器连接...");
}

void _QTcpSocket::ReceiveInformation() {
	// 读取服务器发送过来的消息
	QByteArray arrays = tcpSocket->readAll();

	// 追加显示
	ui.txtRead->append(arrays);
}

void _QTcpSocket::DisConnect() {
	if (ui.txtRead == Q_NULLPTR) {
		return;
	}
	//ui.txtRead->append("服务器与你断开连接...");
}

void _QTcpSocket::on_btnConnect_clicked() {
	// 获取服务器IP和端口
	qint16 port = ui.lineEditPort->text().toInt();
	QString ip = ui.lineEditIP->text();

	// 主动和服务器建立连接
	tcpSocket->connectToHost(QHostAddress(ip), port);
}

2. 发送文件

发送文件，通信流程与发送文字差不多，差别就是一些执行步骤需要注意的。

由于TCP固有的毛病，粘包，所以这里列举了两种方式解决粘包的问题！

1). 定时器方式解决粘包问题

看发送文件流程图
在这里插入图片描述

发送方选择一个文件，获取文件的大小和文件名；

QString filePath = QFileDialog::getOpenFileName(this, "open", "../");
// 获取文件信息
QFileInfo info(filePath);
fileName = info.fileName();
fileSize = info.size();

发送方将文件大小和文件名组成一个包发送给接收方；

// 先发送文件头信息  文件名##文件大小
QString head = QString("%1##%2").arg(fileName).arg(fileSize);
// 发送头部信息
qint64 len = tcpSocket->write(head.toUtf8().data());

接收方接收文件信息包，解析获得文件大小和文件名字信息；在本地创建一个名字一样的文件；

// 取出接收的内容
QByteArray buf = tcpSocket->readAll();

// 解析头部信息
fileName = QString(buf).section("##", 0, 0);
fileSize = QString(buf).section("##", 1, 1).toInt();

// 创建一个文件
file.setFileName(fileName);
bool isOk = file.open(QIODevice::WriteOnly);

发送方使用定时器延时20毫秒；

// 防止TCP粘包文件
// 需要通过定时器延时20毫秒
timer->start(20);	/* 解决粘包，方式一，使用定时器 */

发送发读取文件数据，发送给接收方，读多少发多少；

// 每次发送数据的大小
char buf[4 * 1024] = { 0 };
len = 0;

// 往文件中读数据
len = file.read(buf, sizeof(buf));

// 发送数据，读多少，发多少
len = tcpSocket->write(buf, len);

接收方接收文件数据，对方发多少，接收多少；

// 取出接收的内容
QByteArray buf = tcpSocket->readAll();

接收方将接收到的文件数据写入文件中；

// 接收的文件数据写入文件
qint64 len = file.write(buf);

发送方判断是否发送文件完毕；

// 是否发送文件完毕
if (sendSize == fileSize) {
	QMessageBox::information(this, "提示", QString("发送文件完毕！ 文件大小：%1").arg(sendSize));
	file.close();

	// 把客户端断开
	tcpSocket->disconnectFromHost();
	tcpSocket->close();
}

接收方判断是否接收文件完毕。

// 当两个值相等，说明文件接收完毕
if (recvSize == fileSize) {
	file.close();
	QMessageBox::information(this, "提示", "文件接收完毕！");
	isStart = true;

	tcpSocket->disconnectFromHost();
	tcpSocket->close();
}